建安二十一年（公元216年）四月（一作五月[] ），汉献帝册封曹操为魏王[] [] ，邑三万户，位在诸侯王上，奏事不称臣，受诏不拜，以天子旒冕、车服、旌旗、礼乐郊祀天地，出入得称警跸，宗庙、祖、腊皆如汉制，国都邺城。王子皆为列侯。[] 此时，曹操名义虽非天子，但实际已经有天子之实。
建安二十二年（公元217年）十月，汉献帝又赐予曹操王冕十有二旒，乘金根车，驾六马，设五时副车，曹操以五官中郎将曹丕为魏王太子。[
建安二十年（公元215年）三月，曹操见刘备已取得益州，而汉中是益州门户，“若无汉中，则无蜀矣”，刘备必然要攻取汉中。于是曹操抢先一步，率十万大军亲征汉中张鲁。四月，曹操自陈仓出散关，到河池。氐王窦茂恃险不服。五月，曹操击破窦茂；[] 西平、金城诸将斩下韩遂的首级，将其献给曹操。七月，曹操大军进至阳平关（今陕西勉县西北）。张鲁的弟弟张卫与将领杨昂据守阳平关，横山筑城十余里，曹操不能攻克，引军撤还。张卫的军队守备松懈，结果高祚军在夜间迷路闯入敌营，敌军退散。曹操也趁机攻击张卫，张卫连夜逃走。张鲁听说阳平关失守，奔往巴中。曹操进军南郑，尽得张鲁府库珍宝。九月，巴七姓夷王朴胡、賨邑侯杜濩举巴夷、賨民来附，曹操以两人为太守、封列侯。十月，曹操设置名号侯至五大夫，与旧列侯、关内侯凡六等，以赏军功。十一月，张鲁出降曹操，汉中遂为曹操所有。十二月，曹操回军，留夏侯渊屯汉中。
建安二十二年（公元217年）春，曹操再次南征，率军攻破居巢[] ，猛攻濡须口[] ，击败孙权，孙权派都尉徐详求降[] ，曹操同意，并允诺重新结为姻亲。[
曹操部分画像
曹操主力退出汉中后，刘备向汉中发动进攻。建安二十三年（公元218年），刘备亲率大军进至阳平关，夏侯渊等人与刘备夹关对峙，曹军多次击退刘备军猛烈攻势。[] 四月，乌桓的无臣氐与鲜卑的轲比能联合侵扰边塞，曹操命曹彰、田